DE3343689A1

DE3343689A1 - Vorrichtung zum ansteuern eines schrittmotors

Info

Publication number: DE3343689A1
Application number: DE19833343689
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Yokohama Nawata; Yasufumi Fijisawa Kanagawa Tanimoto
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1984-06-14
Also published as: US4555653A; JPS59101634A

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig Patentanwälte

European Patent Attorneys

Zugelassene Vertreter vor dem Europaischen Patentamt

Dr phil G HenKe! München Dip! -Ing. J. Pfenning. Berlin Dr. rer. nat L Feiler München Dipl -Ing. W. Hänzei München Dipl -Phys K H Meinig. Berlin Dr. ing A Butenscnon. Berlin

MöhlstraSe 37
D-8000 München 30

Tel 089/982085-87 Telex 0529802 hnkld Telegramme,

EHG-58P759-2

TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA
Kawasaki, Japan 2. Dezember 1983/wa

VORRICHTUNG ZUM ANSTEUERN EINES
SCHRITTMOTORS

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern oder Führen (driving) eines Impuls- oder Schrittmotors, insbesondere zur Verwendung in einem Kopiergerät .

Bei einem mit feststehendem Vorlagenträger arbeitenden - Kopiergerät wird eine optische Einheit mit Belichtungslampe, Spiegeln usw. zur optischen Abtastung einer auf dem festen Vorlagenträger befindlichen Vorlage längs des Vorlagenträgers hin- und hergehend in Bewegung gesetzt. Wenn bei einem solchen Kopiergerät ein Bild oder eine Abbildung der Vorlage vergrößert oder verkleinert (wiedergegeben) werden soll, wird ein in der optischen Einheit enthaltener Linsenblock verschoben, wofür ein Impuls- oder Schrittmotor vorgesehen ist, der nach einer Zweiphasen-Erregungbetriebsart oder -modus, wobei jeweils zwei Phasenwicklungen gleichzeitig erregt werden, angesteuert wird, weil zur Verschiebung des Linsenblocks ein großes Drehmoment nötig ist. Wenn jedoch bei dieser Zweiphasenerregung die Erregung beendet wird (d.h. wenn der Schrittmotor anhält), wird der Läufer gegen die eine der beiden Phasen, deren Magnetkraft größer ist als die der anderen, angezogen und in der Position dieser Phase zum Stillstand gebracht. Die Stop- oder Anhaltstellung des durch einen solchen Motor angetriebenen Linsenblocks ist daher aus der Normalstellung heraus verlagert, so daß

es unmöglich ist, die genaue Vergrößerung oder Verkleinerung (des Vorlagenbilds) zu erreichen. 5

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Schrittmotor-Ansteuervorrichtung, mit welcher eine Abweichung der Anhali^stellung eines angetriebenen Elements beim Anhalten eines -Schrittmotors vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schrittmotor-Ansteuervorrichtung, durch welche der Schrittmotor bei Antrieb nach einer (einem) Zweiphasen-Erregungsbetriebsart oder -modus angesteuert und nach einer (einem) Einphasen-Erregungsbetriebsart oder -modus angehalten wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es

zeigen:
25

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Kopiergeräts mit einer Schrittmotor-Ansteuervorrichtung gemäß der Erfindung,

³^ Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Kopiergeräts nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Schrittmotor-Ansteuervorrichtung,
35

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Antriebszustands des Schrittmotors mit einer Kurve für

die Phasenumschalt-Zeitpunkte,

Fig. 5 das Format von Phasenumschaltdaten,

^Q Fig. 6 ein Ablaufdiagramm für die Arbeitsweise der Schrittmotor-Ansteuervorrichtung und

Fig. 7 ein 'Zeit- oder Taktsteuerdiagramm für die Antriebs- oder Treiberimpulse des Schrittmotors.

Fig. 1 veranschaulicht, schematisch ein einen feststehenden Vorlagenträger aufweisendes Kopiergerät, auf das sich die Erfindung bezieht.

Gemäß Fig. T ist ein Vorlagenträger 2 (in Form einer durchsichtigen Glasscheibe) zur Aufnahme einer zu kopierenden Vorlage an der Oberseite eines Gehäuses T angebracht. An diesem Vorlagenträger 2 ist eine Vorlagenabdeckung 3 so angeordnet, daß sie

hoch- und herabgeklappt werden kann. Eine Belichtungs-25

einheit mit einer Belichtungslampe 4 und Spiegeln 5, 6 und 7 ist in Richtung des Pfeils a längs der Unterseite des Vorlagenträgers 2 hin- und hergehend bewegbar geführt, so daß bei dieser Hin- und Herbewegung bzw. Pendelbewegung eine auf auf dem Vorlagen-

träger 2 befindliche Vorlage mit Licht bestrahlt und abgetastet werden kann. Dabei bewegen sich die Spiegel 6 und 7 mit der Hälfte der Geschwindigkeit des Spiegels 5, um eine konstante Länge des Strahlengangs einzuhalten. Das bei der Abtastung mittels der Belichtungseinheit und Bestrahlung mit der Belichtungslampe 4 von der Vorlage reflektierte Licht wird von den

Spiegeln 5 bis 7 reflektiert bzw* umgelenkt, auf einen Linsenblock 8 zur Einstellung des Kopie-Vergrößerungsfaktors geworfen und weiterhin durch einen Spiegel 9 auf eine photoleitende Trommel 10 projiziert, so daß auf deren Mantelfläche ein Abbild der Vorlage erzeugt werden kann.

Gemäß Fig. 2 wird der Linsenblock 8 von einem.

Tragelement 32 getragen, das durch Führungsschienen 3ΐ zur Bewegung in Richtung des Pfeils b geführt ist. Das Tragelement 32 ist fest mit einer Antriebswelle 35 verbunden, die ihrerseits mit einem an der Seitenfläche des Gehäuses 1 montierten Vierphasen-Schrittmotor 33 gekoppelt ist. Bei der Drehung des Schrittmotors 33 wird das Tragelement 32 über die Antriebswelle 34 in Richtung des Pfeils b angetrieben. Der Schrittmotor 33 wird nach Maßgabe eines Vergrößerungsfaktors in Drehung versetzt, der mittels einer entsprechenden Einstell-Drucktaste an einer nicht dargestellten Bedientafel gewählt wird.

Bei der Drehung der photoleitenden Trommel 10 in Richtung des Pfeils c (Fig. t) wird ihre Mantelfläche zunächst durch eine Aufladeeinheit aufgeladen. Sodann wird das Vorlagenbild mittels der Belichtungseinheit auf die Trommel 10 aufbelichtet

und damit auf deren Mantelfläche ein latentes Ladungs-30

bild erzeugt. Dieses Ladungsbild wird durch Zufuhr eines Toners von einer Entwicklungseinheit 12 her in ein sichtbares Bild umgewandelt.

Mittels einer Transportrolle 15 oder 16 werden Kopier-

papierblätter P in vereinzeltem Zustand aus einer jeweils gewählten oberen oder unteren Kopierpapier-Kassette 13 bzw. 14 ausgegeben, über eine Papiertransportbahn 17 bzw. 18 zu einem Klemmrollenpaar geführt und dann durch das Klemmrollenpaar 19 zu einem Übertragungsabschnitt überführt. Die beiden Papier-Kassetten 13, 14 sind jeweils im rechten unteren Bereich des Gehäuses" 1 herausnehmbar eingesetzt, und die betreffende Kassette ist an der nicht dargestellten Bedientafel wählbar. Das zum Übertragungsabschnitt überführte Papierblatt P wird im Bereich einer übertragungsauflad eeinheit 20 eng an die Mantel-

, _ fläche der photoleitenden Trommel 10 angelegt, so daß das auf letzterer erzeugte Tonerbild unter der Wirkung der übertragungsaufladeeinheit 20 auf das Papierblatt P übertragen wird. Nach dieser Tonerbildübertragung wird das Papierblatt P unter der Wirkung einer Abstreifaufladeeinheit 21 von der Trommel 10 getrennt und auf einer Förderstrecke 22 zu einem Anschmelz- bzw. Fixierwalzenpaar 23 überführt, das am Ende der Förderstrecke als Fixiereinheit vorgesehen ist. Beim Durchlauf durch dieses Fixierwalzenpaar

23 wird das übertragene Tonerbild angeschmolzen bzw. 25

fixiert. Hierauf wird das Papierblatt P durch ein Austragrollenpaar 24 in ein Fach 25 ausgegeben, das an der Außenseite des Gehäuses 21 angebracht ist. Nach der Tonerbildübertragung wird die photoleitende Trommel 10 durch eine Entladungseinheit 26 entladen, worauf der auf ihrer Mantelfläche zurückgebliebene Resttoner mittels einer Reinigungseinheit 27 entfernt wird und die Restladungen mittels einer Leuchtstofflampe 28 beseitigt werden, worauf sich das

Kopiergerät im Bereitschaftszustand für den nächsten 35

Kopiervorgang befindet.

Bn folgenden ist die Schrittmotor-Ansteuervorrichtung anhand von Fig. 3 erläutert* Ein Mikroprozessor 4T, als Hauptsteuerteil, ist über eine Datensammelschiene 46 mit einer Ausgabestelle 42, einem Zeitgeber 43 und einem Festwertspeicher (ROM) 44 verbunden. Die Ausgabestelle 42 ist an eine Treiberschaltung 45 angeschlossen, deren Ausgangsabschnitte, d.h. Ausgangsklemmen für Phasen A, A, B und B , mit den betreffenden Phasenwicklungen

. _ des Schrittmotors 33 verbunden sind.. Eine Taktschallo

tung 47 ist an eine Klemme CP des Zeitgebers 43 angeschlossen und liefert Taktimpulse einer Impulsbreite Tp. Die der Drehungskurve des Schrittmotors 33 entsprechenden Phasenumschaltdaten sind im Festwertspeicher 44 abgespeichert. Die Drehungskurve 20

des Schrittmotors 33 ist in Fig. 4 veranschaulicht.

Gemäß Fig. 4 steigt die Drehzahl des Schrittmotors im Anfangsteil nach dem Anlaufen allmählich an, und wenn sie eine konstante GröBe erreicht hat, läuft

der Schrittmotor mit gleichmäßiger Drehzahl. In 25

der Nähe der Anhaltstellung fällt die Drehzahl allmählich ab, bis der Schrittmotor zum Stillstand kommt. Die Phasenumschaltzelten werden bzw. sind nach Maßgabe der genannten Drehungskurve be—

stimmt. Gemäß Flg.. 4 werden die Phasenumschaltzeiten 30

Im Anlaufbereich der Drehung, wie bei TO, Tt, T2, T3

und T4 angedeutet, allmählich kürzer, bis der Schrittmotor zum Zeitpunkt Tm mit gleichmäßiger Drehzahl läuft. Im Auslaufteil der Drehung werden die Phasenumschaltzelten, wie bei Tn-4, Tn-3, Tn-2, Tn-1 35

und Tn angedeutet, allmählich länger, bis der Schritt-

motor zum Zeitpunkt Ts anhält. Die Größen, auf welche diese einzelnen Phasenumschaltzeiten TO-Tn durch die Taktimpulsbreite Tp dividiert worden sind, sind die im Festwertspeicher 44 abzuspeichernden Phasenumschaltdaten. Letztere sind im Format gemäß Fig. 5 als Daten DO, D1, D2, ... Dn angegeben. Die Daten nach dem Format -gemäß Fig. 5 sind entsprechend den jeweiligen Vergrößerungs- und Verkleinerungsfaktoren vorgegeben.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Schrittmotor-Ansteuervorrichtung anhand des Ablaufdiagramms gemäß Fig. 6 und des Zeitsteuerdiagramms nach Fig. beschrieben.

Wenn mittels der entsprechenden Einstell-Drucktaste ein gewünschter Vergrößerungsfaktor eingestellt ist

* und ein Antriebsbefehl für den Linsenblock 8 zum Mikroprozessor 41 übertragen wird, gelangt letzterer in einen Zustand, in welchem eine Unterbrechung zulässig ist; gleichzeitig kann der Zeitgeber 43 ein Zeit-Ablaufsignal erfassen oder abnehmen.

° Zu diesem Zeitpunkt bezeichnet der Mikroprozessor 41 eine vorbestimmte Erregungsphase, z.B. die Phasen Ä und B, und setzt die für die Bezeichnung dieser Phasen Ä und B nötigen Daten in der Ausgabestelle 42. Wenn unter diesen Bedingungen der Mikroprozessor

QQ die Phasenumschalt-Zeitdateneinheit DO aus dem Festwertspeicher (ROM) 44 ausliest und sie im Zeitgeber 43 setzt bzw. in diesen eingibt, wird die in der Anhaltstellung durch die Treiberschaltung 45 bestimmte Erregungsphase A auf die Erregungsphasen a, B umgeschaltet, die in der Ausgabestelle 42

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gesetzt worden sind. Zu diesem Zeitpunkt werden die Treiberimpulse gemäß Fig. 7 zu den Erregungs-—

wicklungen für die Phase A und B des Schrittmotors 33 übertragen, so daß der Schrittmotor 33 anläuft. Andererseits wird der Zeitgeber 43, in welchem die Zeitdateneinheit DO gesetzt worden ist, nach Maßgabe

der Taktimpulse herabgezählt, und wenn sein Inhalt 10

durch Eingabe von Taktimpulsen in einer der Zeit TO entsprechenden Zahl zu Null wird, gibt der Zeitgeber 43 ein Zählendesignal (count-out signal).

Wenn das Zeit-Ablaufsignal als Unterbrechungssignal

zum Mikroprozessor 41 geliefert wird, bestimmt letzterer, daß die Erregungszeiten für die Phasen A und B abgelaufen sind, und er bezeichnet zwei als nächste zu erregende Phasen, z.B. die Phasen A und B. Sodann setzt der Mikroprozessor 41 diese

Phasen in der Ausgabestelle 42, und er liest gleichzeitig die nächste Phasenumschalt-Zeitdateneinheit D1 aus dem Festwertspeicher 44 aus und setzt die Dateneinheit DI im Zeitgeber 43. Dabei liefert die Treiberschaltung 45 gemäß Fig. 7 die Treiberimpulse zu den Erregungswicklungen für die Phasen A und B, so daß sich ein Läufer 33r des Schrittmotors 33 weiterdreht. Wenn der Zeitgeber 43 durch lediglich die gesetzte Dateneinheit D1 herabgezählt wird und sein Zählstand zu Null wird, wird wiederum ein Zählendesignal ausgegeben. Auf diese Weise werden die Erregungsphasen jeweils in zwei Phasen umgeschaltet, so daß sich der Schrittmotor 33 mit Zweiphasenerregung dreht und der durch den Schrittmotor 33 verlagerte Linsenblock 8 eine vorbestimmte Stelle er-

reicht; darauf wird ein Stoppsignal dem Mikropro-

zessor 41 eingegeben. In Abhängigkeit von diesem Signal bezeichnet der Mikroprozessor 41 eine Phase, z.B. die Phase B,und setzt die Bezeichnungs-

_ daten für die Phase B in der Ausgabestelle 42. In ο

Abhängigkeit von diesen Daten liefert die Treiberschaltung 45 die Treiberimpulse nur zur Erregungswicklung für die Phase B, so daß der Läufer 33r durch B-Phasenerregung zum Stillstand gebracht wird. Mit Beendigung der Drehung des Schrittmotors wird auch die Verlagerung des Linsenblocks 8 beendet.

Mit der beschriebenen Schrittmotor-Ansteuervorrichtung gemäß der Erfindung wird somit der Schrittmotor 33 bei der Bewegung oder Verlagerung des 15

Linsenblocks 8 durch äoeiphasenerregung angetrieben, während der Schrittmotor zum Anhalten des Linsenblocks mittels Einphasenerregung zum Stillstand gebracht wird. Wenn beispielsweise die Anhaltstellung des Schrittmotors 33 der Phase A entspricht, werden 1 _ «

die Erregungsphasen in der Sequenz A-*AB-* BA-*AB-*BA-* AB-»B umgeschaltet, wenn der Linsenblock verlagert wird, während der Schrittmotor beim Anhalten des Linsenblocks wieder in bzw. an einer Phase B (jedoch

ohne Beschränkung auf die Phase B) zum Stillstand 25

gebracht wird. Da hierbei der Schrittmotor 33 in der Stellung einer Einphasenwicklung anhält, kann er aufgrund seines Sperrdrehmoments seine Stellung genau einhalten, auch wenn die Erregung bzw. die Erregungsstromzufuhr beendet wird. Infolgedessen tritt die

vorher erwäinte,bei den bisherigen Anordnungen zu beobachtende Abweichung von der Anhaltestellung nicht auf , und es kann damit auch die wirkungslose (vain) Erregung verhindert werden. Für die Erregung

des Linsenblocks 8 kann darüber hinaus ein großes 35

Drehmoment gewährleistet werden, weil der Schrittmotor durch Zweiphasenerregung angetrieben wird. Obgleich die Erfindung vorstehend in Anwendung auf eine Antriebsvorrichtung oder Ansteuervorrichtung zum Bewegen des Linsenblocks für die Einstellung eines Kopier-Vergrößerungsfaktors bei einem Kopiergerät beschrieben ist, ist die Erfindung keineswegs hierauf beschränkt, sondern, genauer gesagt, auf jede beliebige, durch einen Schrittmotor angetriebene Vorrichtung anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Ansteuern eines Schrittmotors mit mehreren Phasenwicklungen, .-. gekennzeichnet durch

^ eine Erregungsphasen-Bezeichnungseinheit (41, 43) -; zur sequentiellen Bezeichnung der verschiedenen V ; Phasenwicklungen des Schrittmotors (33) auf Zweiphasen-Einheitbasis in der Antriebsbetriebsart (oder -phase) und zur Bezeichnung nur einer der : Phasenwicklungen in der Anhaltebetriebsart (oder -phase) und

. ;_: .durch eine Einheit (45) zur Lieferung von Antriebs-,V -oder Treiberimpulsen zu den Wicklungen der beiden * bezeichneten Phasen in der Antriebsbetriebsart :Γ ^; ; :sowie zur Lieferung der Treiberimpulse nur zu der ²^ : _;. Wicklung der einen Phase in der Anhaltebetriebs-

:.- "■ /^ -art. ' ·■."■- "" '■ . "-■;-: ^: ■■■■?■
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsphasen-Bezeichnungseinheit eine Einrichtung (43) zum sequentiellen Ausgeben von ; ; Phasenumschalt-Zeitsteuer- oder -Taktsignalen und eine Einrichtung (41) zur Bezeichnung der Erregungsphasen nach Maßgabe der Zeitsteuer- oder Taktsignale aufweist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ausgeben von Phasenumschalt-Zeitsteuer- oder -!-Taktsignalen einen Speicher (44), in welchem Phasenumschalt-Zeitsteuer-

35" daten abgespeichert sind, und einen Zeitgeber (43)

aufweist, dessen Zeiten (times) nach Maßgabe der

_ Zeitsteuerdaten des Speichers (44) vorgegeben b

(set) sind und der Zeitsteuer- oder Taktsignale zu den vorgegebenen Zeiten ausgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber eine Einrichtung zum Herabzählen der vorgegebenen Zeiten entsprechend den Zeitsteueroder Taktdaten vom Speicher (44) nach Maßgabe von Taktimpulsen und zum Ausgeben der Zeitsteueroder Taktsignale, wenn sein Zählstand gleich Null ist,

umfaßt. 15